來自加州大學(xué)圣地亞哥分校Ludwig癌癥研究所的研究人員發(fā)表了題為“A high-resolution map of the three-dimensional chromatin interactome in human cells”的文章，利用一種新型全基因組3C分析技術(shù)，獲得了人體細(xì)胞染色質(zhì)相互作用組的高分辨率基因組圖譜。這一研究成果公布在今天（11月14日）的Nature雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是加州大學(xué)圣地亞哥分校的任兵（Bing Ren）教授，其早年畢業(yè)于中國科技大學(xué)，現(xiàn)為加州大學(xué)圣地亞哥分校Ludwig癌癥研究所基因調(diào)控實驗室主任，主要從事哺乳動物細(xì)胞基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析及細(xì)胞表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制的研究。

雖然十年前我們就獲得了人類基因組序列的線性圖譜，但是對于其空間組織的破譯，還才剛剛起步。最近的研究表明，遠(yuǎn)程基因組元件，如增強(qiáng)子和啟動子，能通過染色質(zhì)相互作用被帶入其它區(qū)域，調(diào)控臨近位置的基因轉(zhuǎn)錄。這打破了我們之前對于基因調(diào)控的理解，也指出了三維染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要性。

在分析基因組中這些元件遠(yuǎn)程相互作用方面，有一種新技術(shù)逐漸受到重視，那就是染色體構(gòu)象捕獲（3C）技術(shù)，這種技術(shù)正在改變我們對于基因組空間組織構(gòu)架的理解。然而目前推測染色質(zhì)相互作用，卻受限于兩個方面的困難：其一是生成高分辨率信號，其二是從多個背景來源中分辨信號。

在這篇文章中，研究人員采用了一種全基因組3C分析技術(shù)：Hi-C，完成了人成纖維細(xì)胞綜合染色質(zhì)相互作用基因組圖譜。這勾畫出了全新染色質(zhì)三維圖譜，將有助于分析靶基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控重要機(jī)制。

Hi-C是一種3C衍生技術(shù)，基于交聯(lián)DNA與生物素linker的鄰近連接，能夠拉下（pull down）片段，接著進(jìn)行高通量測序。從800萬個讀取對中，研究人員能產(chǎn)生了基因組范圍的接觸模型，分辨率在1 MB。

利用這種技術(shù)，研究人員以5-10 kb的分辨率，確定了超過一百萬遠(yuǎn)距離的染色質(zhì)相互作用，并針對不同基因組特征類型揭示了染色質(zhì)組織的通用規(guī)律。

而且出乎研究人員意料的是，在分析TNF-α信號啟動子-增強(qiáng)子動力學(xué)特征過程中，他們發(fā)現(xiàn)TNF-α應(yīng)答增強(qiáng)子在信號發(fā)出前就已經(jīng)與其靶標(biāo)啟動子進(jìn)行了相互作用。這些預(yù)先就存在的染色質(zhì)循環(huán)反饋同樣也出現(xiàn)在其它細(xì)胞外信號中。

這些研究結(jié)果表明染色質(zhì)三維圖譜雖然之前是建立在某種特定細(xì)胞類型的基礎(chǔ)上，但是是相對穩(wěn)定的，并通過廣泛的轉(zhuǎn)錄激活因子影響著靶基因的選擇和活性。

此外近期華盛頓大學(xué)的研究人員也利用Hi-C技術(shù)，開發(fā)出了LACHESIS程序，沿著染色體將基因組序列分配、排列和定位到它們的正確位置，包括靠近著絲粒的DNA。將這種新方法與其它便宜的、廣泛應(yīng)用的測序方法相結(jié)合，產(chǎn)生了在染色體規(guī)模上的人、鼠和果蠅的基因組組裝。